Komposisi Bubuk Paduan TiNbZrSn

Bubuk aloi TiNbZrSn terdiri dari unsur-unsur berikut:

unsur	Berat %
Titanium (Ti)	35-40%
Niobium (Nb)	35-40%
Zirkonium (Zr)	5-10%
Timah (Sn)	5-10%

Kombinasi yang tepat dari titanium, niobium, zirkonium, dan timah menghasilkan paduan dengan kekuatan, kekerasan, dan elastisitas yang luar biasa dibandingkan dengan paduan konvensional. Terutama kandungan niobium sangat meningkatkan kinerja mekanisnya.

Dengan mengendalikan rasio logam penyusunnya secara cermat, sifat-sifat bubuk paduan dapat dioptimalkan untuk berbagai aplikasi yang memerlukan karakteristik kekuatan-terhadap-berat yang tinggi, ketahanan terhadap korosi, biokompatibilitas, atau ketahanan suhu tinggi.

Sifat Serbuk Paduan TiNbZrSn

Serbuk paduan TiNbZrSn menunjukkan sifat-sifat luar biasa berikut:

Property	Deskripsi
kekuatan tinggi	Memiliki kekuatan di atas 1400 MPa, setara dengan paduan kedirgantaraan tingkat lanjut
Kepadatan Rendah	Kepadatan di sekitar 6,5 g/cm3, jauh lebih rendah dibandingkan baja
Elastisitas prima	Modulus muda sekitar 100 GPa, memungkinkan fleksibilitas
Kekerasan tinggi	Kekerasan Vickers lebih dari 450 HV, ketahanan aus lebih baik dari baja nirkarat
Tahan korosi yang baik	Menahan korosi dalam lingkungan yang keras
biokompatibilitas	Tidak beracun dan cocok untuk implan medis
Titik lebur tinggi	Mencair lebih dari 2500¡«C membuatnya layak untuk aplikasi bersuhu tinggi

Kombinasi kekuatan tinggi, bobot rendah, kekerasan, dan elastisitas adalah hal yang jarang terjadi dan menjadikan TiNbZrSn bahan yang sangat serbaguna. Ia mengungguli logam paduan konvensional seperti baja tahan karat dalam banyak sifat.

Pembuatan Serbuk TiNbZrSn

Paduan serbuk TiNbZrSn dapat dihasilkan menggunakan metode-metode yang canggih berikut ini:

Metode	Deskripsi
Atomize Gas	Campuran logam cair disemprotkan menjadi tetesan halus yang menjadi bubuk
Proses elektroda plasma berputar (PREP)	Elektroda berputar dengan cepat di busur plasma untuk hancur menjadi bubuk
Hidrida-dehidrida (HDH)	Paduan di hidrogenasi, dihancurkan secara mekanik menjadi bubuk, lalu dihidrogenasi

Pengabutan gas memungkinkan pengawasan atas distribusi ukuran partikel dan menghasilkan serbuk bulat halus yang sesuai untuk produksi aditif. Metode PREP dan HDH memungkinkan produksi ekonomis dari serbuk tidak teratur cocok untuk pengepresan dan sintering.

Komposisi paduan dapat dijaga dengan akurat dalam proses produksi serbuk ini, sehingga memastikan sifat yang konsisten. Atmosfer gas lembam dengan kemurnian tinggi mencegah kontaminasi.

Aplikasi Serbuk Paduan TiNbZrSn

Berkat sifat material yang terpadu dengan baik, bubuk paduan TiNbZrSn digunakan dalam aplikasi berikut:

Industri	Aplikasi
Aeroangkasa	Komponen pesawat dan roket, sistem antariksa.
Otomotif	Pegas pembalik, alat pengencang, aktuator
Perubatan	Implan, prostetik, alat-alat
Pertahanan	Pakaian pelindung, amunisi, ballistik
pembuatan aditif	Bagian cetak 3D dengan kekuatan tinggi
Pemrosesan kimia	Bejana tahan korosi, pipa

Gabungan kekuatan, kekerasan, dan biokompatibilitas menjadikan TiNbZrSn sesuai untuk perangkat implan penopang beban seperti sendi pinggul dan lutut. Ketahanan korosi cocok untuk aplikasi angkatan laut yang terpapar air laut. Dan ketahanannya terhadap suhu tinggi menjadi keunggulan pada mesin jet dan turbin.

Dibandingkan dengan aloi konvensional, TiNbZrSn memungkinkan komponen lebih ringan, lebih kuat, dan tahan lama, yang memberikan keunggulan dalam industri yang menuntut.

Spesifikasi Serbuk Paduan TiNbZrSn

Serbuk campuran TiNbZrSn tersedia secara komersial dalam spesifikasi berikut:

Atribut	Perincian
Ukuran partikel	15-45 mikron, 45-106 mikron, 106-250 mikron
Bentuk Partikel	Bulat, tidak beraturan
Kemurnian	Hingga 99,9%
Kandungan Oksigen	Di bawah 2000 ppm
Jenis bubuk	Kelas 5, 23, 23 ELI
Formulir pasokan	Bedak tabur, preform terekam

Kedua serbuk bola atomisasi gas dan serbuk tidak beraturan dari HDH atau PREP tersedia. Serbuk yang lebih kecil berukuran 15-45 mikron cocok untuk manufaktur aditif yang membutuhkan aliran dan pengepakan yang baik. Serbuk yang lebih besar berukuran 106-250 mikron biasanya ditekan dan disinter.

Piawai seperti ASTM F1805 dan ISO 5832 memberikan batas komposisi dan sifat yang diperlukan untuk serbuk biomedis tingkatan 23 ELI. Komposisi paduan dan ukuran partikel khusus juga dapat diproduksi untuk memenuhi kebutuhan aplikasi.

Pemasok Serbuk Paduan TiNbZrSn

Beberapa pemasok serbuk paduan TiNbZrSn global terkemuka, termasuk:

Pemasok	Lokasi
AMETEK	Amerika Serikat
CNPC Bubuk	Cina
GKN Hoeganaes	Eropah
Teknologi LPW	Inggris
Sandvik Osprey	Inggris

Pemasok terkemuka seperti ini memiliki fasilitas produksi bubuk in-house yang canggih menggunakan proses atomisasi gas atau hidrida-dehidrida. Mereka dapat menyediakan berbagai distribusi ukuran partikel dan menyesuaikan komposisi logam campuran sesuai kebutuhan.

Kuantitas pembuatan prototipe dalam jumlah kecil hingga volume komersial besar tersedia. Kontrol dan pengujian kualitas yang ketat diterapkan oleh pemasok untuk memastikan bubuk memenuhi spesifikasi.

Harga Serbuk TiNbZrSn Alloy

Sebagai paduan khusus yang canggih, bubuk TiNbZrSn dijual dengan harga premium:

Kategori Bubuk	Kisaran Harga
Kelas 5	$350-$500 per kg
Kelas 23	$450-$650 per kg
Tahap 23 ELI	$550-$750 per kg $550-$750 per kilogram

Harga tergantung kuantitas pesanan, distribusi ukuran partikel, bentuk, dan komposisi. Serbuk bulat halus dalam jumlah yang lebih kecil lebih mahal. Serbuk tidak beraturan dan ukuran batch yang lebih besar menawarkan penghematan biaya.

Harga beberapa kali lebih tinggi dari logam campuran umum seperti bubuk baja tahan karat 316L. Akan tetapi, sifat unggulnya membenarkan biaya yang lebih tinggi untuk aplikasi penting yang membutuhkan performa maksimal.

Cara Menangani Bubuk Campuran TiNbZrSn

Untuk menangani bedak paduan TiNbZrSn dengan aman:

• Simpan wadah tertutup di lingkungan yang sejuk dan kering untuk mencegah terjadinya oksidasi dan hidrasi
• Hindari tumpahan serbuk guna mencegah ledakan karena serbuk yang menumpuk
• Giling semua peralatan penanganan serbuk dan bejana transportasi
• Pakai sarung tangan dan pelindung pernapasan saat menangani serbuk
• Gunakan peralatan tanpa percikan dan sistem vakum dengan selimut gas inert
• Gunakan ventilasi dan penghisap asap sumber saat diperlukan

Ukuran partikel halus membuat serbuk TiNbZrSn mudah terbakar saat terdispersi. Penanganan yang hati-hati mengikuti protokol keselamatan sangat penting. Sistem penanganan kotak sarung tangan otomatis dan penahanan sangat disarankan.

Pemeriksaan Bubuk Paduan TiNbZrSn

Bubuk aloi TiNbZrSn harus diperiksa untuk:

Parameter	Metode	Kriteria Penerimaan
Pembagian Ukuran Partikel	Difraksi laser, pengayakan	Memenuhi rentang tertentu
Bentuk Partikel	Pencitraan SEM	Permukaan bulat yang licin
Kimia partikel	EDX/EDS, ICP-OES	Memenuhi komposisi yang ditentukan
Oksigen/Nitrogen	Gabungan gas lengai	Di bawah 2000 ppm oksigen
Kepadatan Semu	Hall flowmeter	Aliran yang lebih baik untuk kepadatan yang lebih tinggi
Laju alir	Hall flowmeter	Alir bebas melalui celah

Ujian-ujian ini memastikan bahwa serbuk memenuhi spesifikasi untuk ukuran, bentuk, kimia, kebersihan, dan kemampuan mengalir, yang diperlukan untuk penggunaan AM atau tekan-dan-sinter.

Uji Coba Serbuk Paduan TiNbZrSn

Uji lebih lanjut berikut ini dapat dilakukan untuk memenuhi uji bubuk paduan TiNbZrSn:

Uji	Metode	Makna
Kompresibilitas	Pengepresan uniaksial	Kaji respons pemadatan
Kekuatan hijau	Kekuatan regangan potong	Ukur kekuatan sebelum sintering
Kerapatan setelah sinter	Pengukuran dimensi	Pastikan konsolidasi yang menyeluruh
Struktur mikro	Mikroskopi optik, SEM	Kaji mencair, porositas, butiran
Kekerasan	Uji Vickers/Rockwell	Verifikasi sifat mekanik
Kekuatan Tarik	ASTM E8	Ukur UTS, yield, elongasinya

Pengujian terhadap kompresi dan sampel sinter merupakan hal yang bijaksana untuk mengetahui kemampuan proses bubuk dan sifat mekanik akhir dibandingkan dengan kebutuhan rancangan.

**Kelebihan dan Kekurangan Serbuk TiNbZrSn** **Kelebihan:** * Kekuatan suhu tinggi yang sangat baik * Ketahanan aus yang baik * Ketahanan korosi yang tinggi * Titik leleh tinggi * Kekuatan spesifik tinggi * Sifat mekanik yang baik pada suhu tinggi **Kekurangan:** * Kemudahan teroksidasi * Harga yang mahal * Kekerasan yang tinggi * Sulit untuk dibentuk * Dapat membentuk partikel yang rapuh * Rentan terhadap retak akibat tegangan

Kelebihan	Kelemahan
Rasio kekuatan-timbangan yang luar biasa	Mahal jika dibandingkan dengan logam paduan standar
Elastisitas yang lebih tinggi daripada paduan kekuatan tinggi lainnya	Keuletan lebih rendah daripada titanium
Ketahanan aus dan kekerasan yang sangat bagus	Membutuhkan penanganan cermat karena reaktivitas
Menahan korosi dalam lingkungan yang keras	Sulit untuk mesin dan dipasah
Biokompatibel untuk keperluan medis	Pemasok dan ketersediaan terbatas
Tahan suhu yang sangat tinggi	Memerlukan pengepresan isostatis panas untuk konsolidasi penuh

Untuk aplikasi penting di mana kinerja lebih besar daripada biaya, bubuk paduan TiNbZrSn menghasilkan sifat yang tidak tertandingi oleh paduan lainnya. Batasan utamanya adalah biaya dan ketersediaan.

Membandingkan TiNbZrSn dengan Paduan Lainnya

Bagaimana TiNbZrSn dibandingkan dengan serbuk-serbuk paduan berkinerja tinggi lainnya?

Bandingkan dengan stainless steel:

• Kekuatan 2x lebih tinggi
• Kepadatan 70% lebih rendah
• Kekerasan 5x lebih tinggi
• Ketahanan korosi yang lebih baik

Berbanding dengan aloi titanium:

• Elastisitas lebih tinggi 50%
• Kekerasan lebih tinggi 20%
• Ketahanan lebih baik terhadap puntiran
• Keuletan yang lebih rendah

Versus paduan kobalt-krom:

• Kepadatan rendah
• Tidak ada efek toksik
• Suhu pengoperasian yang lebih tinggi
• Kekerasan rendah

Selain paduan super nikel:

• Pemrosesan yang lebih mudah
• Harga lebih rendah
• Kemampuan suhu lebih rendah
• Kekuatan mulur yang lebih rendah

Oleh karena itu, TiNbZrSn menyajikan keseimbangan optimal dari sifat-sifat yang tidak ditemukan pada paduan lainnya, membuatnya cocok untuk aplikasi yang paling menuntut.

Wawasan Penggunaan Serbuk TiNbZrSn Paduan

Berikut beberapa wawasan penting dalam menggunakan TiNbZrSn secara efektif:

• Serbuk pengatom gas dengan distribusi ukuran partikel yang terkontrol mengalir dan terkemas paling baik untuk AM
• Serbuk tak beraturan membutuhkan tekanan lebih tinggi untuk pemadatan dan sintering
• Tekanan isostatik panas membantu untuk mencapai kepekatan dan sifat maksimum
• Annealing dapat digunakan untuk menyesuaikan keuletan dan ketangguhan sesuai kebutuhan
• Bagian-bagian dengan bentuk mendekati jaring meminimalisir permesinan komponen sinter yang mahal
• Permukaan yang dirawat meningkatkan ketahanan gesekan untuk aplikasi kontak geser
• Menggabungkan bahan yang berbeda ke TiNbZrSn memerlukan pemilihan proses yang tepat
• Kualifikasi dan pengujian pemasok yang ketat membantu memastikan kualitas dan kinerja bubuk

Memahami hubungan pemrosesan-mikrostruktur-properti adalah hal yang penting untuk memanfaatkan potensi penuh dari paduan yang luar biasa ini.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Berikut ini adalah beberapa pertanyaan umum yang sering ditanyakan mengenai bubuk paduan TiNbZrSn:

T: Serbuk TiNbZrSn dapat digunakan untuk pencetakan 3D?

A: Ya, atomized TiNbZrSn dengan ukuran partikel yang terkontrol dan sferisitas tinggi dapat digunakan untuk pengelasan fusion powder bed dan proses AM deposisi energi langsung. Parameter perlu optimasi untuk mencapai kepadatan yang tinggi.

Pertanyaan: Ukuran partikel yang bagaimana yang lebih baik untuk manufaktur aditif?

A: Disarankan 15-45 mikron, yang memastikan aliran bubuk dan pengemasan yang baik. Ukuran yang lebih besar hingga 106 mikron juga telah sukses dicetak beberapa aplikasi yang membutuhkan lapisan yang lebih tebal.

T: TiNbZrSn bolehkah memerlukan penekanan isostatik panas setelah AM?

A:HIP dapat membantu memaksimalkan kepadatan, menghilangkan pori internal, dan meningkatkan sifat mekanis. Tetapi untuk beberapa aplikasi yang tidak terlalu menuntut, komponen TiNbZrSn cetak mungkin memenuhi persyaratan tanpa HIP.

Q: Dapatkah kamu mengerjakan mesin dan menggiling paduan TiNbZrSn?

A: Ya, tapi membutuhkan penyiapan yang kaku, pendingin tekanan tinggi, alat karbida yang tajam dan abrasive yang halus. Kecepatan dan laju umpan harus lebih rendah dari paduan konvensional karena kekerasannya.

T: Adakah TiNbZrSn sesuai untuk implan biomedis?

A: Ya, hal ini telah digunakan pada pelat tulang, implan pinggul dan lutut berkat biokompatibilitas, modulus rendah dan kekuatan tingginya cocok untuk alat yang menanggung beban. Bubuk tingkat 23 ELI menyediakan kemurnian yang dibutuhkan.

Q: Apa saja aplikasi umum untuk aloi TiNbZrSn?

A: Komponen kedirgantaraan seperti roda pendarat, pegas otomotif dan pengikat, implan biomedis, plat pelindung, turbin pembangkit listrik, dan perkakas untuk cetakan dan pengecapan lembaran logam.

Kesimpulan

Singkatnya, serbuk paduan TiNbZrSn menawarkan kekuatan luar biasa yang dipadukan dengan kepadatan rendah, elastisitas, dan kekerasan yang tidak dimiliki oleh paduan konvensional atau lanjutan lainnya. Meskipun biaya lebih tinggi, banyak aplikasi kinerja kritis membenarkan pengeluaran yang mana sifat bahan yang dioptimalkan adalah yang terpenting. Dengan ketersediaan yang lebih luas dan inovasi yang berkelanjutan, kemampuan unik TiNbZrSn akan dimanfaatkan di lebih banyak industri di tahun-tahun mendatang.